Niektóre zależne od fitochromu reakcje rośliny zachodzą szybko i są krótkotrwałe, a inne są powolne i występują w dłuższym okresie. Szybkie procesy są zapewne związane ze zmianami właściwości błon i równowagi jonowej w komórce. Na przykład promieniowanie czerwone powoduje otwieranie kanałów potasowych w błonie komórkowej, co może wywoływać ruchy roślin oparte na zmianach turgoru. Czerwień o dłuższej fali powoduje zaś zamykanie kanałów potasowych. Zależne od światła powolniejsze reakcje roślin są związane z selektywną regulacją ekspresji licznych genów. Na przykład fitochrom aktywuje transkrypcję genu kodującego małą podjednostkę rubisco, enzymu związanego z fotosyntezą. Każda cząsteczka fitochromu składa się z części białkowej oraz receptora absorbującego promieniowanie. Biolodzy przypuszczają, że absorpcja promieniowania przez fotoreceptor wywołuje zmiany kształtu dużej części białkowej fitochromu. Zmiany te z kolei indukują jeden lub kilka szlaków transdukcji sygnału, w której receptor jest odpowiedzialny za przekształcenie sygnału pochodzącego spoza komórki na wewnątrzkomórkowy, powodujący określone zmiany w metabolizmie. Transdukcja wzmacnia wiec pierwotny sygnał i ostatecznie prowadzi do określonych zmian procesów fizjologicznych albo rozwojowych, np. stymulowania lub hamowania kwitnienia. Niektórzy biolodzy starają się wyjaśnić mechanizm zależnej od fitochromu transdukcji sygnału. Ważne narzędzie badawcze stanowią zmutowane rośliny, w których rejestruje się reakcję na określony zakres promieniowania.